基于STM32F103入门4——串口通信

Posted 2022-12-08 皮卡丘吉尔

STM32F103串口篇

• 串口的基本概念
• • 串行和并行
  • • 串行
    • 并行
  • 通信方式
  • • 全双工
    • 半双工
    • 单工
  • 波特率
  • • 波特率计算
• 串口的配置
• • 代码编写步骤
  • 串口的重定向
• 串口的例程
• • main.c
  • usart.c
  • 效果呈现

最近能抽点时间学一下stm32了，串口通信用的挺多的，比如wifi模块，GSM模块，指纹模块等等…在这里用自己理解的写一下总结，如果有误的话请大家多多指点。

串口的基本概念

串行和并行

串行

串行是一位一位的传输。
常用的有 USART、IIC、SPI等…
串行也分为 同步通信 和 异步通信
同步：
就是一般有一根时钟线，有时钟就可以大家一起同步嘛。靠时钟来约定。一根数据线。一般一个时钟传输一个Bit位。同步的话 他们大部分都是有效数据来的。但是对于双方的时钟允许误差较小。

异步：
异步就是我们平常玩串口用的最多的，它不像同步有个时钟，异步是没有时钟，那我们得为了数据不出错，所以通过 起始位、奇偶校验位、停止位这些来降低数据的错误。
所以异步的有效数据就没有同步的有效数据那么多。效率也没有同步的那么高。

优点：传输距离远、抗干扰能力强、成本较低
缺点：传输速率慢

并行

并行是指多比特数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高。
简单的理解就是 比如我们用的LCD1602不是有一共10几个引脚么，然后8根是数据线，这就是属于并行，它们通常需要数据总线（八、十六或更多线路）。

优点：线比较多嘛，所以我传输就快，这个容易理解。
缺点：线这么多，那成本也会高嘛，别人一根线搞定了，你用了8根是吧。然后距离长了，那也容易受到干扰。

通信方式

全双工

就是双方都可以同时发送和接收，相当于我们的打电话。

半双工

在同一时刻，只能一个发送、一个接收，相当于我们的对讲机。

单工

这个就是一个只能发，一个只能收。相当于广播，他那边只能发，我们只能听。

波特率

首先讲一下比特率
比特率：每秒钟传输的二进制位数，单位是(bit/s)
跟波特率有点区别的，但是有时候也一样。

波特率：表示每秒钟传输的码元个数。
码元：比如我们玩51的时候基本都是5V OV那么 5V相当于二进制1 0V就相当于二进制0。
5V——1
0V——0

有时候多个，比如
0V——00
2V——01
4V——10
6V——11
这样就跟比特率不一样了。

波特率计算

波特率 = Fck/(16*USARTDIV)
Fck:串口的时钟
USARTDIV:无符号定点数

比如我想设置115200波特率
时钟是72M
那USARTDIV = 39.0625

串口的配置

代码编写步骤

我这里用USART1来举例。我这里是A9(TX)、A10(RX)（异步通信）
1：打开对应 的时钟
1.1:GPIO的时钟
1.2:串口的时钟

2.配置GPIO结构体
2.1:引脚
2.2:模式(输入还是输出)
2.3:速率(输出才用 输入不用)
2.4:对结构体成员初始化

3配置串口结构体
3.1:波特率
3.2:有效数据位
3.3:停止位
3.4:奇偶校验位
3.5:硬件控制流
3.6:模式
3.7:对结构体成员初始化

4配置NVIC中断优先级(misc.h)
如果不需要中断可以不配置NVIC
4.1:选择哪个组 NVIC_PriorityGroupConfig
4.2::哪个中断通道 （stm32f10x.h里 IRQn_Type结构体里找）
4.3:主优先级
4.4:次优先级
4.5:通道使能开启
4.6:对成员初始化
4.7:串口中断配置 USART_ITConfig(采用什么方式中断)

5串口使能
USART_Cmd();

6:编写中断服务函数
函数名字在启动文件里找。

串口的重定向

比如我们常用输出函数
printf();
putchar();
常用的输入函数
scanf();
getchar();

输出
==记得包含头文件 stdio.h ==
其次你添加下面的函数既可以用printf 和 putchar了。

/*重定向C库函数printf到串口*/
int fputc(int ch, FILE *f)

	USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);; //发送一字节到串口
	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); //等待发送寄存器为空 证明发送完
	
	return ch;

输入
==记得包含头文件 stdio.h ==
其次你添加下面的函数既可以用scanf 和 getchar了。

/*重定向C库函数 scanf到串口*/
int fgetc(FILE *f)

	while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) == RESET); //如果读数据寄存器非空
	return (int)USART_ReceiveData(USART1);

串口的例程

我这里就实现一下 电脑端串口助手发送单字符到单片机，单片机接收到就立刻也发给电脑串口助手。
比如 我在串口助手发送了 A
然后单片机接收到之后，让单片机发送receive data:A

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"

int main()

	usart1_init(115200); //串口1初始化函数
	while(1)
	
	


/*因为用的是中断接收所以少不了中断服务函数*/
/*串口1 中断服务函数*/
void USART1_IRQHandler(void)

	uint8_t data;
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) //再次判断是否中断是否发生
	
		data = USART_ReceiveData(USART1);
	
	usart_sendString(USART1,"receive data:");
	usart_sendByte(USART1,data);
	usart_sendByte(USART1,'\\n');

usart.c

/* 配置串口1 优先级 函数 */
static void NVIC_USART1_configuration(void)

	NVIC_InitTypeDef NVIC_initStruction;
	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);				//组
	NVIC_initStruction.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;			//串口1中断
	NVIC_initStruction.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;   //主优先级
	NVIC_initStruction.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;			//次优先级
	NVIC_initStruction.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;				//使能
	NVIC_Init(&NVIC_initStruction);


/* 配置串口1 函数*/
void usart1_init(uint32_t baudRate)

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//打开GPIOA时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);	//打开串口1时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_initStruction;
	USART_InitTypeDef USART_initStruction;

	/*配置GPIOA  TX */
	GPIO_initStruction.GPIO_Pin = USART1_TX; 		// TX
	GPIO_initStruction.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
	GPIO_initStruction.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_initStruction);
	
	/*配置GPIOA RX */
	GPIO_initStruction.GPIO_Pin = USART1_RX; 		// RX
	GPIO_initStruction.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //浮空输入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_initStruction);
	
	/*配置USART1 TX和RX */
	USART_initStruction.USART_BaudRate = baudRate;	//波特率
	USART_initStruction.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //8位有效数据位
	USART_initStruction.USART_StopBits = USART_StopBits_1;	//1个停止位
	USART_initStruction.USART_Parity = USART_Parity_No;		//无奇偶校验位
	USART_initStruction.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //不硬件控制流
	USART_initStruction.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx; //发送 和 接收
	USART_Init(USART1, &USART_initStruction);
	
	NVIC_USART1_configuration();	//串口1中断优先级配置
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//使能接收中断
	USART_Cmd(USART1, ENABLE); //使能串口1

效果呈现

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